غضروف بدون سلول شده ممکن است یک ماده القا کننده غضروفی برای مهندسی بافت استخوانی غضروفی باشد
تاریخ انتشار: پنجشنبه 24 اردیبهشت 1394
| امتیاز:
مواد مبتنی بر ماتریکس خارج سلولی (ECM) به دلیل توانایی بالقوه آنها در بکارگیری سلول های بنیادی، نفوذ، و تمایز بدون افزودن عوامل بیولوژیکی برای طب ترمیمی جالب می باشند. در مهندسی بافت عضلانی استخوانی، از ماتریکس فاقد مواد معدنی شده استخوان به طور گسترده ای استفاده می شود، اما به تازگی ماتریکس غضروف به عنوان ماده ای با پتانسیل القا کننده غضروفی مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این مطالعه ارائه یک روش حذف سلول شیمیایی با استفاده از غضروف مفصلی برای تعیین کمیت حذف سلول و آنالیز محتوای بیوشیمیایی غضروف در مراحل مختلف فرآیند حذف سلول بود که شامل مرحله تضعیف فیزیکی می باشد. به منظور مطالعه پاسخ سلولی به ماتریکس غضروف، سلول های بنیادی مزانشیمی مغز استخوان مشتق از رت (rBMSCs) در پلیت های سلولی حاوی سلول ها به تنهایی (شاهد)، همراه با محیط تمایزی غضروف
(TGF-β)، قطعات غضروفی فاقد سلول شده با روش شیمیایی (DCC) و یا قطعات غضروفی تضعیف شده به روش شیمیایی ( (DVC کشت داده شدند. روش حذف سلول به طریق شیمیایی اکثریت قریب به اتفاق DNA و در حدود نیمی از گلیکوزآمنیوگلیکان ها (GAG) را در ماتریکس حذف کرد، اما اثر معنی داری بر میزان هیدروکسی پرولین نداشت. قابل ذکر است که گروه DCC به طور قابل توجهی عملکرد بهتری نسبت به TGF-β در القا غضروفی rBMSCs، با بیان ژن کلاژن II به همان مقدار و یا بالاتر داشت. در حالی که DVC پاسخ غضروفی به اندازه DCC نشان نداد. DVC کاهش بیان کلاژن I، کلاژن X و Runx2 بیشتری رانشان داد. یک پروتکل جدید برای حذف سلول و تضعیف غضروف در مطالعه حاضر معرفی شد که با شواهدی از القا غضروفی همراه بود. چنین زیست فعالی همراه با بلوک ساختمانی "مواد خام" بازسازی غضروف ممکن است نقش امیدوار کننده DCC را در زیست مواد نشان دهد که بر بکارگیری و تمایز سلول های ذاتی برای بازسازی غضروف تکیه دارد.
Decellularized cartilage may be a chondroinductive material for osteochondral tissue engineering.
Sutherland AJ1, Beck EC2, Dennis SC3, Converse GL4, Hopkins RA4, Berkland CJ5, Detamore MS6.
Abstract
Extracellular matrix (ECM)-based materials are attractive for regenerative medicine in their ability to potentially aid in stem cell recruitment, infiltration, and differentiation without added biological factors. In musculoskeletal tissue engineering, demineralized bone matrix is widely used, but recently cartilage matrix has been attracting attention as a potentially chondroinductive material. The aim of this study was thus to establish a chemical decellularization method for use with articular cartilage to quantify removal of cells and analyze the cartilage biochemical content at various stages during the decellularization process, which included a physically devitalization step. To study the cellular response to the cartilage matrix, rat bone marrow-derived mesenchymal stem cells (rBMSCs) were cultured in cell pellets containing cells only (control), chondrogenic differentiation medium (TGF-β), chemically decellularized cartilage particles (DCC), or physically devitalized cartilage particles (DVC). The chemical decellularization process removed the vast majority of DNA and about half of the glycosaminoglycans (GAG) within the matrix, but had no significant effect on the amount of hydroxyproline. Most notably, the DCC group significantly outperformed TGF-β in chondroinduction of rBMSCs, with collagen II gene expression an order of magnitude or more higher. While DVC did not exhibit a chondrogenic response to the extent that DCC did, DVC had a greater down regulation of collagen I, collagen X and Runx2. A new protocol has been introduced for cartilage devitalization and decellularization in the current study, with evidence of chondroinductivity. Such bioactivity along with providing the 'raw material' building blocks of regenerating cartilage may suggest a promising role for DCC in biomaterials that rely on recruiting endogenous cell recruitment and differentiation for cartilage regeneration.
PMID: 25965981